常州新防洪控制工程施工方案-無圖講義

1、常州新閘防洪控制工程水下不分散砼護(hù)坦?jié)沧⑹┕し桨钢袊?guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院2001-11-28一、工程概況與水下不分散混凝土特點(diǎn) 常州新閘防洪控制工程位于京杭大運(yùn)河常州段， 該段屬黃金水運(yùn)通道， 新閘 護(hù)坦鋼筋布置密，底板厚度僅為im澆注面積大（2omx30m不能分倉澆注）, 需一次性澆注完成，混凝土表面平整度為土 7 cm,要求不斷航澆注水下護(hù)坦混凝 土，故水下混凝土澆注必須帶水施工， 這就要求水下混凝土必須具有良好的抗水 洗性、自流平性，整體施工不出現(xiàn)施工逢等。如采用普通混凝土澆注， 必須滿足水下混凝土的超流平性能要求。 而普通混 凝土混合物是一種多相粗分散體系， 顆粒之間的粘結(jié)力小， 又

2、因其各組分的密度、 粒徑不同，因此在水中澆灌時(shí)極易分散，水泥、砂石分層離析，改變了混凝土混 合物的級(jí)配組成，水泥流失，污染水質(zhì)，混凝土強(qiáng)度下降。澆注到水下的混凝土 因其流動(dòng)度過大容易產(chǎn)生離析或施工逢， 很難滿足護(hù)坦混凝土表面平整度和內(nèi)部 質(zhì)量要求。如果利用普通混凝土施工， 難以解決一次澆注面積大、 表面平整度要 求高的施工難題。UWB-II 絮凝劑是一種水溶性含有長(zhǎng)鏈的高分子聚合物，它在水中具有易溶 性或速溶性； 具有微觀分子應(yīng)具有的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)；對(duì)混凝土拌和物的施工性能、硬 化混凝土的力學(xué)性能及長(zhǎng)期性能不產(chǎn)生有害影響；對(duì)生物及施工水域環(huán)境無毒 性。它能將水泥顆粒吸附到分子鏈上， 通過分子鏈在水泥

3、細(xì)顆粒之間縱橫交叉的 “架橋”聯(lián)系作用，把許多顆粒連接在一起，形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在普通混凝 土中加入抗分散劑 UWB-II 絮凝劑后，由于其表面活性作用，改變了混凝土拌 和物粗分散體系中顆粒的表面電位， 顯著降低了粒子間的排斥勢(shì)能， 增大了顆粒 間吸引的勢(shì)能，使多相粗分散體凝聚在一起， 起到增稠不分散的作用， 從而達(dá)到 抗水洗的目的。由于上述作用，水中澆注的混凝土拌和物在水中施工時(shí)抗分散、 不離析，具有良好的自流平性和自密實(shí)性，成為一種新型的水中抗分散混凝土。摻加 UWB-II 絮凝劑的水下不分散混凝土，在保證抗分散性能的前提下，能 夠最大可能的滿足水下混凝土的自流平性能，流動(dòng)半徑可控制在3

4、.0m6.0m。水下不分散混凝土另有一顯著特點(diǎn)觸變性， 即混凝土在靜止一段時(shí)間后， 流動(dòng) 性會(huì)逐漸喪失，但在外力觸動(dòng)下（如攪拌等） ，其流動(dòng)性可馬上恢復(fù)，拌和物在流動(dòng)過程中將環(huán)境水?dāng)D走，與已澆混凝土密實(shí)的粘接在一起，形成整體，從而減少水下混凝土施工縫，但要求速度必須快且連續(xù)澆注，才能最大限度的降低混凝 土表面高差?？紤]到運(yùn)輸及澆注操作等時(shí)間的延長(zhǎng)，控制其塌落度（塌擴(kuò)度）在1.0小時(shí)內(nèi)基本不損失，水下不分散混凝土凝結(jié)時(shí)間一般在1020h,能夠保證水下混凝土工程的施工質(zhì)量。二、材料要求水下不分散混凝土用材料和普通混凝土一樣，沒有特殊要求；在該工程中，根據(jù)攪拌站現(xiàn)有的材料，我們建議所用材料應(yīng)達(dá)到如下

5、指標(biāo)：1、水泥：425#礦渣硅酸鹽水泥。2、粉煤灰：二級(jí)以上粉煤灰。3、砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.43.0,含泥量乞3%。4、石子：粒徑520,連續(xù)級(jí)配，含泥量1%05、外加劑：UWB-II-II泵送型水下不分散混凝土絮凝劑。三、水下不分散混凝土性能1、配合比根據(jù)工程表面流平要求和施工時(shí)環(huán)境、 溫度影響，考慮水下不分散混凝土流 動(dòng)性和抗分散性要求，我們建議提高單方混凝土膠結(jié)料用量， 以保證流動(dòng)性和粘 性，使之自流平自密實(shí)。通過試驗(yàn)，推薦以下混凝土配合比： （kg/m3）水泥 粉煤灰 水 砂 石子 UWB-II4755022524563695412由于絮凝劑增加了混凝土的粘性，與普通混凝土相比，單方

6、混凝土用水量提 高，在保證一定塌落度的前提下，為控制水灰比，提高了單方混凝土的膠結(jié)料用 量，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工條件及水陸強(qiáng)度比，陸上按 C25設(shè)計(jì)，以保證水下C20強(qiáng) 度。2、流動(dòng)性混凝土塌落度控制在2225cm,塌擴(kuò)度4555cm范圍，以保證泵送工藝要求；在該范圍內(nèi)混凝土的可泵性好，混凝土的表面平整度可控制在土7cm以內(nèi)3、凝結(jié)時(shí)間 根據(jù)攪拌站和混凝土泵的輸送能力，混凝土的初凝時(shí)間初步控制在 1020 小時(shí)之間，終凝時(shí)間小于 36 小時(shí)；在初凝時(shí)間內(nèi)， 完成混凝土的整體連續(xù)澆注。4、水中分離度 通過混凝土的水陸強(qiáng)度比來測(cè)定。即相同配比的混凝土在水中 30cm 的落差 下和空氣中分別成型， 兩者之

7、間的齡期強(qiáng)度比值。 此工程用絮凝劑控制水陸強(qiáng)度 比 7 天不小于 60%， 28 天不小于 70%。5、泌水率、含氣量該混凝土因其粘性和保水性，其泌水率一般低于0.5%，含氣量一般小于4.0%。6、特別要求以上各指標(biāo)須在正式施工前確定， 通過試驗(yàn)室內(nèi)的混凝土配合比和外加劑的 調(diào)整，使混凝土外加劑的性能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求后， 方可進(jìn)行中試試驗(yàn)或直接進(jìn) 行大面積的工程應(yīng)用。四、 施工工藝方案1、由于導(dǎo)管法能最大限度的保證水下混凝土質(zhì)量，雖然采用水下不分散技 術(shù)，推薦采用導(dǎo)管法；混凝土導(dǎo)管內(nèi)徑為 25厘米，導(dǎo)管作用半徑在35m之間。2、結(jié)合水下不分散混凝土流動(dòng)性，在澆注過程中，如果混凝土澆注面上升 速

8、度能控制在1m/h以上時(shí)，混凝土表面高差可控制在 7cm以內(nèi)。根據(jù)此工程特 點(diǎn)，控制 1m/h 的上升速度有一定困難，建議采用撓性軟管補(bǔ)平澆注法來控制表 面高差。即每個(gè)澆注點(diǎn)混凝土高度到 1m 標(biāo)高時(shí)，停止?jié)沧?，移?dǎo)管至第二個(gè)澆 注點(diǎn)繼續(xù)澆注；同時(shí)， 采用懸臂泵車接撓性軟管由潛水員移動(dòng)澆灌位置， 將第一 個(gè)澆注塊表面一次性找平，如下圖，依次類推，使施工平面整體向前推進(jìn)。3、找平澆注施工時(shí)，建議采用下圖示澆注方法：在補(bǔ)平澆注時(shí)，必須保證 導(dǎo)管內(nèi)混凝土澆注的連續(xù)性，導(dǎo)管內(nèi)始終填充混凝土，當(dāng)混凝土輸送中斷時(shí)， 最 好用麻袋把軟管口包住，防止水反竄。4、水下不分散混凝土因?yàn)椴恍枵駬v器振搗，所以續(xù)澆注混

9、凝土?xí)r，必須在 已澆混凝土尚有流動(dòng)性的情況下，再澆灌后一道混凝土，使兩者成為一體。 這樣 確保混凝土的銜接是密實(shí)的， 不存在施工縫。 水下不分散混凝土有充分流動(dòng)性的 時(shí)間，為攪拌后 25小時(shí)。因此，補(bǔ)平混凝土應(yīng)在導(dǎo)管混凝土澆注時(shí)間的 5 小時(shí) 以內(nèi)施工完畢。五、 注意問題1、攪拌站混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)不少于 3 分鐘，外加劑由計(jì)量設(shè)備計(jì)量加入， 條件不足時(shí)， 可根據(jù)混凝土攪拌量確定出每次所需外加劑量， 設(shè)計(jì)出每次攪拌所 需外加劑袋裝量（即一次一袋，非標(biāo)準(zhǔn)包裝） ，有專人負(fù)責(zé)加入。2、本產(chǎn)品加入到混凝土中后，混凝土具有一定的粘性，可能導(dǎo)致混凝土在 攪拌站下料時(shí)困難，有必要時(shí)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)工人予以協(xié)助。3、

10、混凝土的攪拌出料時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間及現(xiàn)場(chǎng)混凝土的澆注時(shí)間三者之間要 協(xié)調(diào)好，步調(diào)一致，爭(zhēng)取在半小時(shí)內(nèi)完成一次的澆注任務(wù)。4、水下不分散混凝土粘性增大， 與普通混凝土相比， 泵送效率降低 1/21/3， 泵送阻力增加約 1 倍。攪拌能力也相應(yīng)降低，施工前應(yīng)作充分考慮。5、現(xiàn)場(chǎng)宜增加一些混凝土運(yùn)輸車和混凝土懸臂泵，保證泵車輸送混凝土的 連續(xù)性，即使有間隙，最好前后時(shí)間控制在 5 分鐘以內(nèi)。6、根據(jù)水下不分散混凝土特點(diǎn)，結(jié)合水工混凝土要求，我們建議水溫低于5 度時(shí)，水下不分散混凝土應(yīng)停止施工。六、 施工質(zhì)量檢測(cè)1、混凝土入泵前取樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)塌落度、塌擴(kuò)度值，同時(shí)陸地成型試件， 終凝后， 拆模，將混凝土試

11、件現(xiàn)場(chǎng)水中和標(biāo)準(zhǔn)條件下分別養(yǎng)護(hù)至齡期， 測(cè)定齡期 強(qiáng)度。2、連續(xù)澆灌的混凝土每 100m3 取樣一次，檢測(cè)澆注混凝土質(zhì)量的均勻性。附 1 :水下不分散混凝土試驗(yàn)（常州中鐵一局試驗(yàn)室試驗(yàn)）10月25日，應(yīng)常州新閘抗洪工程項(xiàng)目部要求，工程院與中鐵一局混凝土攪拌站就新閘護(hù)坦工程應(yīng)用水下不分散混凝土事宜達(dá)成共識(shí)，有新閘項(xiàng)目部、工程院和攪拌站試驗(yàn)室有關(guān)技術(shù)人員共同對(duì)該材料的性能進(jìn)行測(cè)試。一、目的測(cè)試攪拌站現(xiàn)有材料能否滿足水下不分散混凝土要求，測(cè)定不同的膠結(jié)料用量對(duì)水下成型混凝土強(qiáng)度的影響。二、原材料水泥：海螺牌425#礦渣水泥。砂：蕪湖砂，細(xì)度模數(shù)2.52.6,含水率5%。石子：宜興產(chǎn)，粒徑520,二級(jí)

12、配。外加劑：UWB-II絮凝劑，天津工程技術(shù)研究院生產(chǎn)。三、試驗(yàn)步驟1、 將砂、石子、水泥、絮凝劑依次加入立式強(qiáng)制攪拌機(jī)，干拌15s，加入 計(jì)量好的水（液體外加劑同時(shí)加入），攪拌3分鐘。2、 測(cè)初始、30分鐘的塌落度、塌擴(kuò)度值，以初始塌落度大于20 cm，塌擴(kuò) 度大于35 cm，同時(shí)30分鐘塌落度大于23 cm，塌擴(kuò)度大于45 cm為合格。3、成型陸上及水下試塊，測(cè)凝結(jié)時(shí)間。4、測(cè)定7天和28天齡期試件強(qiáng)度。四、結(jié)果與討論混凝土配合比共分四組，每組陸地、水下分別成型試件（10X 10X10）。1、水泥粉煤灰水砂石子UWB-II1m340050225670100511.2515升6.00.753

13、.37510.0515.0750.17實(shí)際用水量：3.15 （未含砂中含水量）塌落度：21.5塌擴(kuò)度：38 X 4130分鐘后塌落度：23.5 塌擴(kuò)度：56X 562、水泥粉煤灰水砂石子UWB-II1m34505025064096012.515升6.750.753.75 9.614.40.19實(shí)際用水量：2.97 （未含砂中含水量）塌落度：21.5 塌擴(kuò)度：40 X 453、水泥粉煤灰水砂石子UWB-II1m35005025062093013.75實(shí)際用水量：2.90 （未含砂中含水量）塌落度：24.5塌擴(kuò)度:56 X 564、水泥粉煤灰水砂石子UWB-IIJK4031m34505025064

14、096012.57.5415升6.750.753.759.614.40.190.075實(shí)際用水量：2.70 （未含砂中含水量）15 升 7.50.753.759.30.140.2110分鐘后塌落度：24.5塌擴(kuò)度：56X 56強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如下組 別7天抗壓強(qiáng)度Mpa28 天:抗壓強(qiáng)度Mpa陸地標(biāo)養(yǎng)水下標(biāo)養(yǎng)R水/R陸陸地標(biāo)養(yǎng)水下標(biāo)養(yǎng)R水/R陸111.335.021.30.61231.119.20.6248.330.80.64337.324.50.6653.240.80.77439.724.50.6259.039.00.66從混凝土絕對(duì)強(qiáng)度來看，4組數(shù)據(jù)均能滿足C20的設(shè)計(jì)要求；但從水陸強(qiáng)度 比數(shù)

15、據(jù)看，只有第三組7天大于60% 28天大于70%考慮水下混凝土離散差異 系數(shù)及自流平性，從保守角度出發(fā)，故推薦優(yōu)先采用第三組配合比。水下不分散混凝土低溫強(qiáng)度試驗(yàn)根據(jù)常州試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮施工環(huán)境溫度、澆注工藝、流平要求等諸多因素，我們調(diào)整了絮凝劑和混凝土配合比；通過試驗(yàn)篩選，優(yōu)化組合，最后確定了本試驗(yàn)的水下不分散混凝土的配合比組成，進(jìn)行進(jìn)一步的低溫試驗(yàn)研究目的針對(duì)常州新閘工程，測(cè)定水下不分散混凝土低溫時(shí)凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度發(fā) 展、水陸強(qiáng)度比等情況。二、原材料水泥：冀東42.5R普通硅酸鹽水泥。砂： 河砂，細(xì)度模數(shù)2.52.7,含水率5%。石子：碎石，粒徑525,連續(xù)級(jí)配。外加劑：UWB-II絮凝劑，

16、天津工程技術(shù)研究院生產(chǎn)。三、試驗(yàn)步驟1、 將砂、石子、水泥、絮凝劑依次加入立式強(qiáng)制攪拌機(jī)，干拌15s，加入 計(jì)量好的水（液體外加劑同時(shí)加入），攪拌3分鐘。2、 測(cè)初始、30分鐘的塌落度、塌擴(kuò)度值，以初始塌落度大于20 cm，塌擴(kuò) 度大于35 cm，同時(shí)30分鐘塌落度大于23 cm，塌擴(kuò)度大于45 cm為合格。3、陸上及水下試塊，測(cè)凝結(jié)時(shí)間、泌水率、含氣量。4、測(cè)定7天和28天齡期試件強(qiáng)度。四、結(jié)果討論同一種混凝土配比成型六組，分別在標(biāo)養(yǎng)條件、4C和9C成型陸地、水下試件(10X 10X 10)。1_水泥粉煤灰水砂石子UWB-II 11m34805025062894211.2515升6.00.7

17、53.759.4214.130.17初始塌落度21.0 cm，塌擴(kuò)度35 cmX38 cm，30分鐘塌落度 23.5 cm，塌擴(kuò)度 48 cmX 45 cm。2_水泥粉煤灰水砂石子UWB-II 2JK4031m34805025062894211.2510.615升6.00.753.759.4214.130.170.16初始塌落度23.0 cm，塌擴(kuò)度42 cmX47 cm，30分鐘塌落度 25 cm,塌擴(kuò)度 56 cmX 57 cm0低溫試驗(yàn)結(jié)果如下組別養(yǎng)護(hù)條件R7 MpaR水/R陸(%)R28 MpaR水/R陸(%)凝結(jié)時(shí)間，h泌水率(%)含氣量(%)陸上水下陸上水下初凝終凝14C16.79.55727.417.363354202.99